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物理学报 2023年第9期72卷 202-209页

作者：刘建基刘甲琛张国权南开大学物理科学学院、泰达应用物理研究院弱光非线性光子学教育部重点实验室天津300457 山西省极端光学协同创新中心太原030006

电磁感应透明效应是基于原子不同跃迁通道之间的量子相干效应,可以使得原子系综对于光场的吸收率降低,甚至接近于0,同时在原子共振频率附近伴随着强烈的色散,因而被广泛应用于群速度调控、光脉冲存储和光场的相干调控等领域.本文基于电... 详细信息

电磁感应透明效应是基于原子不同跃迁通道之间的量子相干效应,可以使得原子系综对于光场的吸收率降低,甚至接近于0,同时在原子共振频率附近伴随着强烈的色散,因而被广泛应用于群速度调控、光脉冲存储和光场的相干调控等领域.本文基于电磁感应透明效应,通过信号光场、耦合光场和读取光场操控复现光场,在4 f系统的像面上实现了光学图像的加减操作.相较于通常在频谱面上利用余弦光栅进行滤波的方案,基于电磁感应透明效应的方案无需制备频谱面滤波掩膜版,并且只产生正一级和负一级衍射图像,无0级衍射图像干扰,可广泛应用于光学图像的动态实时处理.

关键词：光学图像处理电磁感应透明效应图像加减

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基于电磁感应透明效应的可控光存储研究

基于电磁感应透明效应的可控光存储研究

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作者：曾柳莹华南理工大学

学位级别：硕士

光存储是实现全光通信中重要的一环,其在光信号处理、芯片集成等方面有着重要作用。光存储(延迟)技术的关键是使光速大大下降,而光存储技术研究最多的是电磁感应透明(EIT)效应。当前应用EIT效应的光存储机制受到延迟-带宽限制,通常为了... 详细信息

光存储是实现全光通信中重要的一环,其在光信号处理、芯片集成等方面有着重要作用。光存储(延迟)技术的关键是使光速大大下降,而光存储技术研究最多的是电磁感应透明(EIT)效应。当前应用EIT效应的光存储机制受到延迟-带宽限制,通常为了获得大延迟量而形成的极窄EIT峰谱宽使得工作带宽非常小,进而导致延迟-带宽乘积很小。人们发现通过对光存储系统进行动态调制可以突破延迟带宽限制,但现有的动态调制系统存在不足,比如需要严格的相位匹配条件,超高速地调制Q因子等。为了克服上诉困难,我们设计了一种基于光子晶体级联微腔-波导同侧耦合结构,借助动态类EIT效应实现了高效、可控的光存储系统。我们从理论上和仿真实验上研究了基于光子晶体级联微腔-波导同侧耦合系统的类EIT效应,分析了微腔间传输相位差、微腔谐振频率差值、微腔-波导耦合系数对系统中类EIT效应的影响。在此基础上进一步探讨了基于类EIT效应的可控光存储和释放的物理机制,并通过FDTD仿真实验对几种不同微腔间距的光子晶体级联微腔-波导同侧耦合系统进行了研究,利用动态微腔折射率调制成功实现了光存储系统高Q和低Q模式间的切换,最终实现了高效的可控光存储和按需释放。更为重要的是,该动态光存储系统突破了延迟-带宽乘积的限制,所获得的延迟-带宽乘积超过1200,远高于传统的静态光存储/慢光系统(不超过2π),并且光存储寿命超过4.7 ns。本文的内容框架是:第一章主要介绍了光子晶体的概念、用途和常见的制备方法,及光存储的研究进展。第二章我们介绍了光子晶体的理论基础和研究方法;第三章我们重点在于设计能够产生类EIT效应的光子晶体级联微腔-波导同侧耦合系统;第四章我们结合理论分析和仿真实验,对如何进行动态光存储、突破延迟-带宽乘积的限制进行了探讨。

关键词：动态光存储电磁感应透明效应光子晶体时域耦合模理论

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基于量子相干效应的无芯射频识别标签的空间散射场测量

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物理学报 2017年第24期66卷 29-34页

作者：闫丽云刘家晟张好张临杰肖连团贾锁堂山西大学物理电子工程学院太原030006 山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室太原030006 极端光学协同创新中心太原030006

基于原子蒸汽池中铯里德伯原子的电磁感应透明光谱在微波场作用下的Aulter-Towns效应,测量了无芯射频识别标签线形散射单元的近场散射微波电场二维空间分布,空间分辨率可达到亚微波波长.实现了射频电场极化方向与线形散射体标签夹角的... 详细信息

基于原子蒸汽池中铯里德伯原子的电磁感应透明光谱在微波场作用下的Aulter-Towns效应,测量了无芯射频识别标签线形散射单元的近场散射微波电场二维空间分布,空间分辨率可达到亚微波波长.实现了射频电场极化方向与线形散射体标签夹角的有效分辨.电磁仿真软件的仿真结果与实验测量符合得很好.本研究提供了一种测量微波电场近场测量的新方法,对无芯射频识别标签的散射单元设计和标定以及电子电路的电磁辐射测量具有重要的意义.

关键词：电磁感应透明效应里德伯原子无芯射频识别标签反向散射电场

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基于全介质超材料的电磁感应透明开关实验研究

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电子元件与材料 2020年第9期39卷 45-49,55页

作者：董亮李泰成朱磊秦月吴群齐齐哈尔大学通信与电子工程学院黑龙江齐齐哈尔161006 哈尔滨工业大学电子与信息工程学院黑龙江哈尔滨150001

设计了一种基于全介质超材料的电磁感应透明开关,该器件是由载有变容二极管的方形金属双开口环谐振器和长方体形全介质谐振器构成。方形金属双开口环谐振器产生偶极子谐振,全介质块产生米氏谐振,这两种谐振之间的近场耦合作用导致了低... 详细信息

设计了一种基于全介质超材料的电磁感应透明开关,该器件是由载有变容二极管的方形金属双开口环谐振器和长方体形全介质谐振器构成。方形金属双开口环谐振器产生偶极子谐振,全介质块产生米氏谐振,这两种谐振之间的近场耦合作用导致了低损耗的电磁感应透明效应。进一步地,变容二极管的非线性响应使得该器件具有非线性电磁感应透明效应特征,模拟实现了电磁开关功能。本文利用数值仿真和实验测试证明了全介质电磁开关的有效性。结果表明:该器件结构能够模拟实现电磁感应透明效应,并且,当施加在变容二极管两侧的电压从1 V变化到6 V时,在1.59 GHz处实现了约8 dB的传输对比度,模拟实现了电磁开关功能。提出的全介质/金属结构在微波电路、非线性光学和电磁开关等领域具有良好的应用前景。

关键词：全介质超材料电磁感应透明效应近场耦合非线性电磁开关

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窄线宽激光器研制及锶原子相干效应理论分析

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作者：马喆中国科学院研究生院（国家授时中心）

学位级别：硕士

国际上,,87Sr冷原子光晶格不确定度已经达到了1.0×10-16,优于目前的时间频率基准钟—Cs原子喷泉钟。实现锶冷原子光晶格钟原子跃迁频率的探测需要窄线宽光源,698nm窄线宽激光器是实现该钟跃迁频率探测的核心部件。此外,探索和应用更有... 详细信息

国际上,,87Sr冷原子光晶格不确定度已经达到了1.0×10-16,优于目前的时间频率基准钟—Cs原子喷泉钟。实现锶冷原子光晶格钟原子跃迁频率的探测需要窄线宽光源,698nm窄线宽激光器是实现该钟跃迁频率探测的核心部件。此外,探索和应用更有效的方法压窄用于锶原子二级冷却的689nm激光线宽,这对提升锶原子二级冷却系统性能具有重要意义。论文具体内容如下: 第一、描述了用于光晶格锶原子光钟频率探测的窄线宽激光器系统的研制工作。采用两级稳频的方案,使用PDH稳频方法压窄698nm激光器的线宽。通过将自由运转时线宽约为1MHz的激光器锁定到一个精细度较低的初稳腔上,实现了线宽约20kHz的激光器。进而,搭建了高稳腔及其配套光学系统和物理隔震系统,实验中首次得到了高稳腔的透射峰信号。第二、使用Matlab和Mathematic数学分析软件,数值拟合了减速前后锶原子束的速度分布和锶原子一级冷却后获得的冷原子粘团尺寸。第三、理论分析了锶原子系统的电磁感应透明效应(EIT)和Kerr非线性效应,为使用电磁感应透明效应压窄用于二级冷却的689nm激光器线宽提供了理论依据。

关键词：光晶格冷原子锶光钟窄线宽激光器电磁感应透明效应

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光拓扑角态及其应用研究

光拓扑角态及其应用研究

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作者：沈世磊华南理工大学

学位级别：硕士

五彩斑斓的蝴蝶翅膀背后是光子晶体奇特的物理性质,光子晶体是由折射率不同的材料在空间上周期排列而成的人工微结构。它所具有的光子禁带和光子局域两大特性让它广泛应用于微型化、高性能的微纳光子器件的设计与制造,最终实现大规模的... 详细信息

五彩斑斓的蝴蝶翅膀背后是光子晶体奇特的物理性质,光子晶体是由折射率不同的材料在空间上周期排列而成的人工微结构。它所具有的光子禁带和光子局域两大特性让它广泛应用于微型化、高性能的微纳光子器件的设计与制造,最终实现大规模的“全光网络”。但器件的性能总会受到制造中不可避免的无序干扰带来的散射影响,拓扑学在光学领域的引入恰好解决了这个问题,基于拓扑光子学的新型光子集成电路平台因波导对扰动免疫的巨大潜力而备受关注。相较于当前研究如此丰富的受到拓扑保护的波导的研究来说,基于拓扑光子学的微腔的研究发展则比较缓慢。高阶拓扑绝缘体概念的提出为这个问题提供了思路,它的特点是支持比它自身维度更低的拓扑态:例如0维的拓扑态将会局域在二阶拓扑绝缘体结构的角部。高阶光拓扑绝缘体可以在系统中引入稳定的腔模式。普通的微腔对缺陷很敏感,细小的结构变化都会造成谐振频率和模体积的失谐。拓扑保护将提供稳定的模式频率和更牢固的模式限制。本文主要研究了光拓扑角态及其应用。我们研究了全介质Kagome晶格结构组成的二阶光拓扑绝缘体,通过调节原胞内耦合和原胞间耦合的强度,我们得到了两种不同拓扑性质的结构。在两种结构的交界面处,我们发现电场分布集中在60°的拐角处,有趣的是,我们还发现了不同于传统角态的另外两种不同场分布的角态,为了进一步验证这种角态的物理机制,我们通过设计全新的失谐的Kagome晶格结构来验证与分析远场作用对角态的影响。除此之外,我们在上述角态的基础上,设计了一种波导-腔耦合结构,实现了电磁感应透明效应,对其成因和调控进行了研究。本论文对拓扑光子角态的产生原因、影响因素和应用进行了深入的研究,相关的研究结果可能会在一个更通用的框架加深我们对高阶角态的理解,并且可以用于设计具有拓扑性质的微纳光子器件,例如光存储、光开关、光学缓冲器等等,有望让“全光网络”更早一天到来。

关键词：光子晶体光拓扑角态电磁感应透明效应

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